Мельников О. А.: Астрофизические исследования М. В. Ломоносова.
2. Работы по материалам для зеркал телескопов

2. Работы по материалам для зеркал телескопов

В этой области приборостроения мы встречаемся примерно с аналогичным положением. Во времена Ломоносова в качестве материала для зеркала уже употреблялся зеркальный металл, или оловянная бронза. Однако существующие рецепты не удовлетворяли Ломоносова. Подобные зеркала быстро тускнели («слепли», как говорили тогда), деформировались, даже трескались и т. д. Коэффициент отражения видимых лучей даже свежей поверхности зеркального металла был низок (около 60%). Требовались новые опыты и изыскания. Они проводились в тех же лабораториях Ломоносова.

Вот его запись в «Химических и оптических записках» по одной из зеркальных плавок: «Июня 25 дня заготовлен литьем металл на большое зеркало. Положено меди 27 фунтов (11.04 кг, — О. М.), олова 13¹/₂ (5.52 кг, — О. М.), цинку 13¹/₂. Вышло доброго зеркального металлу без ноздрей 1 пуд 13¹/₂ фунта»²¹ (т. е. 11.05, 5.52, 5.52 кг соответственно и всего 21.88 кг; при этом расход, или «угар», составил 0.2 кг). Следовательно, состав для данной плавки был следующий: 50% Cu+25% Sn+25% Zn. Первым, кто еще в XVII в. нашел сплав для металла зеркала телескопа, был Ньютон, который и использовал его при постройке первого (1668 г.) и второго (1671 г.) телескопов. Его состав был таким: 67% Cu+22.2% Sn+10.8% As. Но подобные зеркала, как указано выше, быстро тускнели («слепли»), и сам Ньютон их беспрестанно обновлял, протирая мягкой кожей и замшей. Лучшие для того времени зеркала из металла делались после 1734 г. в Англии Д. Шортом, но он ревниво оберегал секреты: составы сплавов, их старение, технологию отливки и др.

После смерти Шорта, выполняя его просьбу, все уничтожили. Его металлические зеркала почти не потускнели в течение более чем 100 лет. Исследование зеркал его телескопов из Пулковского музея в 1941 г. Максутовым показало, что они, имея параболическую форму, не деформировались, не треснули и умеренно потускнели по рабочей поверхности, чего нельзя сказать о зеркалах В. Гершеля из того же музея, имевших сферическую форму. Самое большое зеркало Гершеля, находившееся за рубежом с 1789 г., имело в диаметре 122 см и было сделано по рецепту: 75% Cu+25% Sn. Этот рецепт был удобен для полировки, но зеркало «ослепло» в течение двух недель, а переполировка столь большого блока весом 960 кг не представлялась легкой. Следующее, громадное металлическое зеркало для телескопа было изготовлено уже в 1842 г. крестьянами и рабочими английского феодала В. Парсонса и имело в диаметре 182 см и по весу 4000 кг (!). Рецепт сплава зеркального металла был следующий: 68.2% Cu+31.8% Sn, который признается выгодным с точки зрения хорошего отражения при лучшей пригодности в обработке.²² Но в настоящее время лучшим признается сплав Х. Шредера, включающий также и цинк: 66% Cu+22% Sn+12% Zn. Однако для этого сплава коэффициенты отражения составляют 62.6, 62.5, 63.4, 64.2, 65.1%, а для сплава Парсонса-Росса — 60.0, 63.2, 64.0, 64.3, 65.6 для длин волн видимого спектра 0.45, 0.50, 0.55, 0.60 и 0.65 мкм,²³ т. е. даже немного выше.

Ломоносов произвел очень много опытов по зеркальному металлу с добавкой цинка, висмута и пр. Вот выдержки из «Химических и оптических записок» (№ 7).

Пробы, сделанные помощниками тогда больного Ломоносова (по его рецептам) 31 марта 1762 г.:

Итак, Ломоносову благодаря его (с помощниками) опытам были известны все возможные рецепты зеркального металла для телескопов-рефлекторов, обладающего белым блеском (хорошо отражающего), тускнеющего не очень быстро, хорошие в отношении старения металла, внутренних напряжений и пр.

Естественно, что успехи этих работ позволили перейти к изготовлению самих телескопов. После Ломоносова дело изготовления зеркал и телескопов (по грегорианской схеме) продолжал механик-самородок из Нижнего Новгорода И. П. Кулибин. На его долю выпала трудная задача — разгадать многие секреты, в частности рецепты зеркального металла для телескопов, ибо материалы Ломоносова были ему недоступны. Он заинтересовался телескопами еще на родине, а в 1768 г. переехал в Петербург, где неутомимо занимался, в частности телескопостроением, вместе со своим помощником — оптиком И. Шерстневским. Сохранились один из его телескопов (демонстрировался в Государственном Эрмитаже в Ленинграде), а также работа «Описание астрономической перспективы в шесть дюймов, которая в тридцать раз увеличивает и, следовательно, юпитеровых спутников ясно показывать будет». Он не получил должной поддержки в Петербургской Академии и в 1801 г. вернулся на родину.

Отметим, что Ломоносов предполагал делать также и небольшие серебряные зеркала (путем плющения металла на гладкой стальной доске для лекальных работ).²⁸Кроме того, в заметках №№ 14, 19, 20, 26²⁹ использовал шлифовальный станок (токарный) своей собственной конструкции с качающимся суппортом и другими приспособлениями.

Примечания

²¹ ПСС, т. 4, с. 421.

²² Mudge J. The best composition for the metals of reflecting telescopes, the process for griding etc. — Phil. Trans., 1777, vol. 67, p. 298.

²³ A. Die Hohspiegel. Berlin, 1957, S. 89.

²⁴ Шлаки, возникающие при плавке.

²⁵ «Королек» (или «регулус») — металлическая сурьма.

²⁶  — условный знак в «Записках», означает «осажденный» (лат. praepciptatus).

²⁷ —410, 457.

²⁸ Там же, с. 413.

²⁹ Там же, с. 413—415.